自升式钻井平台筒型桩靴试验研究.pdf

2 0 1 5年第 4 3卷第 5期 石 油机械 CHI NA PE TROL EUM MACHI NERY 一6 7 一 ． ． 海 洋石油装备 自升式钻 井平台简型桩靴试 验研 究 王 阳 段梦兰 韦 卓 赵天奉 程光明 蒋庆林 邢传胜 1 ．中国石油大学 北京海洋油气研究中心2 ．中海油田服务股份有限公司 摘要 为 了比较 自升式钻井平 台筒型桩靴和传统桩靴在插桩过程 中的力 学性能，在相同截 面 积和插桩深度条件下分别对 2种桩靴模型在饱和粘土和砂 土 中进行 了插桩模拟试验。试验结果表 明，在粘土 中，筒型桩靴和传统桩靴的插桩 阻力均 随插桩 深度 的增加而增 大，且插桩 阻力最 大值 相近；在砂土 中，筒型桩靴插桩 阻力最大值是传统桩靴的 0 ． 6 2倍；筒型桩靴模型在砂土 中插桩 阻 力最大值是在粘土 中的4 ． 1 1 倍 ；传 统桩靴在砂土 中插桩阻力最大值是在粘土 中的6 ． 7 6倍 。该研 究结果可为海洋工程实际应用提供参考。 关键词 自升式钻井平 台；筒型桩靴；传 统桩靴 ；插桩阻力；插桩试验 中图分类号 T E 9 5 1 文献标识码 A d o i 1 0 ． 1 6 0 8 2 ／ j ． c n k i ． i s s n ． 1 0 0 1 4 5 7 8 ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 1 6 A Co m p a r i s o n o f t h e Pe ne t r a t i o n Be ha v i o r o f S pud c a n a n d Ca i s s o n F o u n d a t i o n s o f J a c k u p Dr i l l i n g P l a t f o r m W a n g Ya n g Dua n Me n g l a n W e i Zh u o Z ha o Ti a nf e n g C h e n g G u a n g m i n g J i a n g Q i n g l i n X i n g C h u a n s h e n g 1 ． O f f s h o r e O i l a n d G a s R e s e a r c h C e n t e r ，C h i n a U n i v e r s i t y o fP e t r o l e u m B e ij i n g ；2 ． C h i n a O i e l d S e r v i c e s L i mi t e d Abs t r a c t I n o r de r t o c o mp a r a t i v e l y a n a l y z e t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f p e n e t r a t i o n p r o c e s s o f s p ud c a n a n d t r a d i t i o n a l c a i s s o n fo u n d a t i o n o f j a c k - u p d ri l l i n g p l a t f o r m，p e n e t r a t i o n t e s t i s b e e n c o n d u c t e d i n t h e s a t u r a t e d c l a y a n d s a n d wi t h t h e t wo k i n d s o f f o u n d a t i o n s wi t h t h e s a me c r o s s s e c t i o na l a r e a a n d t h e pe n e t r a t i o n de p t h ．T he r e s u l t s s h o w t h a t ，i n c l a y ，b o t h t h e p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e s o f t h e s p u d c a n a n d t h e t r a d i t i o n a l c a i s s o n f o u n d a t i o n i n c r e a s e wi t h t h e i n c r e a s e o f p e n e t r a t i o n d e p t h， a n d t h e ma x i mu m r e s i s t a nc e s a r e s i mi l a r ． I n s a n d， t h e ma x i mu m r e s i s t a n c e o f t h e s pu d c a n f o u nd a t i o n i s 0． 6 2 t i me s o f t he t r a d i t i o n a l c a i s s o n f o un d a t i o n ． Fo r t he s p u d c a n， t h e ma x i mu m p e n e - t r a t i o n r e s i s t a n c e i n s a nd i s 4．1 1 t i me s t h a n i n c l a y ．F o r t h e t r a di t i o n a l c a i s s o n， t h e ma x i mu m p e n e t r a t i o n r e s i s t - a n c e i n s a n d i s 6． 76 t i me s t h a n i n c l a y ． The s t ud y r e s u l t s c o u l d p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r ma rin e e n g i n e e r i n g pr a c t i c e ． Ke y w o r d s j a c k - u p d ri l l i n g p l a t f o rm ；i n v e rt e d c o n i c a l s p u d c a n ；t r a d i t i o n a l c a i s s o n ；p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e； pe n e t r a t i o n t e s t 0 引 言 自升式钻井平台是一种特殊的海洋工程船 ，工 作水深可达 1 2 0 m。典 型的自升式钻井平 台由一漂 浮的三角形平 台和桩腿组成 ，该平 台由 3个独立的 桩腿支撑 ，其上均匀分布着舱 面和设备 的重 力。3 个桩腿独立 固定在较大的锥形基础上 ，这个锥形基 础也叫做桩靴。传统桩靴一般为圆形 ，桩靴下表面 为倒锥形 。随着海上 自升式钻井平 台应用范围不断 扩大 ，装配传统桩靴 的自升式钻井平台抵抗海上极 限风、浪、流环境荷载的能力受到了诸多挑战。工 程实践表明，配备传统倒锥形桩靴的自升式钻井平 台工作时不仅要求海底土壤条件较好，而且在插桩 和拔桩过程 中易出现问题 ，施工难度大、时间长。 由于吸力式筒型基础具有能够适应复杂环境荷 基金项 目中海油 田服务股份有 限公 司科研项 目 “ 吸力锚设计计算及软件开发 ” G 1 4 1 7 C SB 1 2 C 0 4 1 。